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Vol.637. 歩行速度増加に対する立脚後期の股関節伸展角度・足関節モーメントの寄与率

 

 

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カテゴリー

 

バイオメカニクス、歩行

 

タイトル

●歩行の推進力増加に対するTrailing limb angle(TLA)における足関節モーメントの寄与率

 

●原著はThe relative contribution of ankle moment and trailing limb angle to propulsive force during gaitこちら

 

なぜこの論文を読もうと思ったのか?

 

●脳卒中患者において快適な歩行(効率的な歩行)を獲得していくために立脚後期の構築が重要となってくる。より知識を付けたいと思い学習の一助として本論文に至った。

 

内 容

 

背景

 

●歩行は日常生活動作を実行できるようにする基本的な能力です。歩行能力は生活の質と強く相関しており、脳卒中患者にとって、歩行能力はリハビリテーションの最も重要な目標としてしばしば言及されます。

 

●歩行速度は歩行能力の一般的に使用される評価であるため、脳卒中後の歩行リハビリテーションは、歩行速度の改善に焦点を合わせることがよくあります。

 

●立脚後期での床反力(AGRF)の前方成分として定義される推進力は、健康集団と脳卒中集団の両方で歩行速度と相関することが示されています。 実際、麻痺側の推進力の変化は、介入後の脳卒中患者の自己選択歩行速度および最速の快適歩行速度の変化と有意に相関しています。この相関関係は、麻痺側の推進力が介入によって修正でき、歩行速度の改善に関連していることを示しています。

 

●推進力を増加させるメカニズムを理解することで、麻痺側の推進力の向上を目標としたリハビリテーション戦略の設計が可能になり、したがって歩行速度が向上します。

 

●以前の研究では、特に、麻痺側の推進力は、脳卒中後の個人の研究において、歩行中の足底屈筋活動の増加と強く関連していました。さらに、歩行中に足底屈筋から生成されるモーメントとパワーは、歩行速度と高度に関連していました。足関節底屈筋の弱さは、脳卒中後の患者の歩行速度を制限する重要な要因である可能性があることを示唆しました。

 

●足関節底屈筋力に加えて、立脚終期の姿勢での体の重心に対する足の位置は、健常者および脳卒中後の非麻痺側の推進力の重要な予測因子であることがわかりました。

 

●研究目的は、ピーク推進力に対する足関節モーメントとTLAの相対的な寄与を定量化するための数学的モデルを開発することでした。準静的解析によって得られた簡略化されたモデルを使用して、推進力に対する足関節モーメントとTLAの潜在的な影響を特定しました。さらに、健常者のさまざまな速度で歩くときの推進力の変化に対する足関節モーメントとTLAの相対的な寄与を決定しました。 

 

方法

 

●合計20人の健常者がこの研究に参加しました。被験者はランダムに2つの等しいサイズのグループに分けられ、トレッドミル上で自分で選択した(SS)と速歩き(FS:SSの120%)で歩きました。

 

●Group1のSSスピードのセッションから収集されたデータは、モデル開発に使用されました。次に、このモデルはGroup1のFSセッションとGroup2のSSおよびFSセッションからのデータを使用して検証されました。

 

●推進力の増加に対するTLAと足関節モーメントの寄与の間に有意差があるかどうかを判断するためにt検定が実行されました。

 

●各被験者は、体重を支えない安全ハーネスを着用してSSとFSを歩きました。歩行分析はフォースプレートが埋め込まれたスプリットベルトトレッドミルで実行され、viconを使用しました。

 

●ヒールストライク(HS)は、垂直床反力(VGRF)の開始の瞬間として定義され、トーオフ(TO)は、VGRFがゼロに達した瞬間として定義されました。

 

図引用元:The relative contribution of ankle moment and trailing limb angle to propulsive force during gait

 

 

●TLAは、実験室の垂直軸と大転子と第5中足骨頭を結ぶベクトル間の角度として定義されました。

 

結果

図引用元:The relative contribution of ankle moment and trailing limb angle to propulsive force during gait

 

●結果は足関節モーメントとTLAのみを使用したモデルには、ピークAGRFを高精度で予測する能力があることを示しました。

 

●私たちのモデルでは、TLAが7°で足関節モーメントが80 Nmの被験者は、推進力が68.38 Nになると予測されました。この被験者の場合、TLAを変更せずに足関節モーメントを10%増加させると、ピークAGRFが10%増加します。興味深いことに、足関節モーメントを変更せずにTLAを10%増加させると、ピークAGRFも75.17 Nに増加します。

 

●推進力の変化の65%はTrailing limb angle(TLA)の増加によるものであり、AGRFの増加の33.7%は足関節モーメントの増加によるものであった。股関節と膝の伸展を増加させることによってTLAを改善することは、脳卒中リハビリテーションにおける重要な戦略になりつつあります。

 

 

私見・明日への臨床アイデア

 

●Trailing limb angle(股関節伸展・膝関節伸展・足関節背屈)が制限されている患者は多い。推進力としては、下腿三頭筋(腓腹筋)の活動の重要性が言われている。原因の一つに装具による物理的な問題もある。多くの装具は立脚中期以降を制限しやすく、物理的な視点も大事である。

 

執筆監修|金子 唯史 STROKE LAB代表

・国家資格(作業療法士)取得

・順天堂大学医学部附属順天堂医院10年勤務

・海外で3年に渡り徒手研修修了

・医学書院「脳卒中の動作分析」など多数執筆

 

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